实验4 进程通信

1、熟悉操作系统进程通信原理。

2、设计程序，实现共享内存、管道通信、消息通信。

1、进程间通信的几种方法简介。

1）消息队列：消息队列是消息的链接表，包括posix消息队列systemv消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。

2）共享内存：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用ipc形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。

往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。

3）无名管道（pipe）及有名管道（named pipe）：有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信；无名管道可用于有亲缘关系的进程之间彼此的通信，进行通信时候必须有一定的机制保证对管道写和读的互斥：即在读是要关闭写的端口，而在写的时候也要保证读的一端是关闭的。

2、进程通信函数。

1）消息队列有关系统调用函数。

a.创建消息队列使用msgget()函数：

#include

int msgget(key_t key, int flag) ;

该函数成功调用返回消息队列标识符。其中的key是关键字，可以由ftok()函数得到：

key=ftok(“.a’);

其中”.”可以是任何目录，’a’是任意字符，即所有群组标识。

flag是标识，ipc_creat位表示创建，一般由服务器程序创建消息队列时使用。如果是客户程序，必须打开现存的消息队列，必须不使用ipc_creat。

发送和接收的消息都必须使用一个类似msgbuf的结构表示，msgbuf结构定义如下：

struct msgbuf

long mtype;

char mtext[1];

上面的定义，消息内容只有一个字节，是不实用的，一般我们需要重新定义一个结构：

struct amsgbuf

long mtype;

char mtext[200];

其中的mtype都是消息类型。

b.发送消息实用msgsnd()函数：

#include

int msgsnd(int msqid,const void * ptr, size_t nbytes, int flag);

msqid是消息队列标识符，ptr是消息结构的指针，nbytes是消息结构中消息的长度，flag是标识，如果是0，可以有效的关闭错误检查。如：

struct amsgbuf mymsg;

sprintf( is test”);

/向内存写入，为内存地址。

msgsnd(msqid, &mymsg,sizeof(“this is test”)+1,0);

c.接收消息用函数msgrcv()：

#include

int msgrcv(int msqid,void *ptr, size_t nbytes,long type,int flag);

参数type给出希望接收消息的类型，如果指定非0的值，则必须返回指定的类型消息。如果取任意类型的消息，那么让type为0就可以了。其它参数和msgsnd()相同。如：

struct amsgbuf mymsg;

msgrcv(msqid, &mymsg,80,125 ,ipc_nowait);

指定ipc_nowait是希望没有消息可供获取时立即返回。

2）systemv共享内存：

a. int shmget(key_t key,int size,int shmflg);

该函数会在内存中创建一个指定大小的共享缓冲区，并返回缓冲区的id标识值。

若失败则返回-1.

key：系统关键字，一般用ipc_private。

size：指定缓冲区大小。

shmflg：共享标志，一般用0。

用法：shmid=shmget(ipc_private,1024,0);

创建一个1k的共享缓冲区。

b. void *shmat(int shmid,const void *shmaddr,int shmflg);

该函数会得到共享缓冲区的入口地址，保存在shmaddr中。

shmid：共享缓冲区的id标识值。

shmaddr：保存缓冲区的入口地址。

shmflg：共享标志，一般为0。

普遍用法：paddr=shmat(shmid,0,0);

取缓冲区shmid的入口，到paddr中。

shmdt(const void *shmaddr);

断开共享缓冲区的连接，用于关闭入口。

shmaddr：缓冲区入口。

用法：shmdt(paddr);

关闭缓冲区入口paddr。

该方法有一不足的地方，就是共享区开辟后，必须手动释放开辟的空间。

用ipcs查看开辟共享区的id，用 ipcrm shm shmid释放空间。

//创建删除共享存储区(指出创建共享存储区的名字和长度):主要由存储器管理模块完成。

//共享存储区的附接与断开(附接即把共享存储区映射到进程的虚空间):附接后进程可以象访问虚空间一样访问共享存储区。

//共享存储区状态查询(查询设置的参数)

//共享存储区管理(os应当具有相应的管理**)p(1)

shmid=shmget(shmkey,16*k,0777|ipc_creat);

/调用创建共享存储区系统调用，shmkey为名字，16*k为长度，返回共享区的编号送shmid

addr=shmat(shmid,0,0) ;调用附接函数，返回首址。

pint=(int)*addr获得共享区的首地址。

for(i=0;i<256;i++)

*pint++=i向共享区写入0,1,2

pause等待接受者读共享区。

p(2)

shmid2=shmget(shmkey,16*k,0777);

//创建共享区。

addr2=shmat(shmid2,0,0); 附接。

pint2=(int*)addr2; /获取共享区的收地址。

while(*pint2==0)//循环等待，直到第一个字节不为0为止

for(i=0;i<256;i++)

printf(“%d”,*pint2++)

使用shmdt从共享区域中分离

3）管道的读写规则。

无名管道：

a) who|

b)使用管道创建原语pipe()创建，或者popen()创建，当进程结束时，管道就自动消亡。只适用于相互关联的进程。

int pipe(int fildes[2]);

pipe调用可以创建一个管道(通信缓冲区).当调用成功时，管道两端可分别用描述字fd[0]以及fd[1]来描述，需要注意的是，管道的两端是固定了任务的。即一端只能用于读，由描述字fd[0]表示，称其为管道读端；另一端则只能用于写，由描述字fd[1]来表示，称其为管道写端。

如果试图从管道写端读取数据，或者向管道读端写入数据都将导致错误发生。一般文件的i/o函数都可以用于管道，如close、read、write等等。

从管道中读取数据：

如果管道的写端不存在，则认为已经读到了数据的末尾，读函数返回的读出字节数为0；

有名管道（也称fifo文件）：

由专门的文件创建命令创建，与普通文件一样，有文件主、创建时间等信息，普通文件操作命令open等也适用于它。可以被无关的进程使用。

%mknod pipe(文件名) p(参数，创建命名管道文件)

%ls –l pipe

%cat test_ >pipe //显示内容被重定向到命名管道pipe中。

%cat mknod系统调用

1、下面的程序由父进程从命令行输入要传递的字符串，子进程接受这些字符串并且将其以单词的形式显示出来。

#include <>

#include

#include <>

int main(int argc,char **ar**)

int pipe_fd[2];/无名管道标示符。

pid_t pid;//进程号用以区分是父进程还是子进程。

char r_buf[11];/用于向管道写的数组。

char w_buf[argc][11];/用于向管道读的数组。

int i;

memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));将写的字符数组清0

memset(w_buf,0,sizeof(r_buf));将读的字符数组清0

if(pipe(pipe_fd)<0)//创建不成功。

if((pid=fork())0)//子进程。

printf("");

close(pipe_fd[1]);关闭写端口。

sleep(2);/等待关闭完成

for(i=0;i

read(pipe_fd[0],r_buf,10);

从端口中读出10个字符

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